这类大而化之的演化问题,不可能有非常严谨的最终答案,但有些相关的学界共识,似乎总是为大众所忽视,在此不妨顺带介绍一下:
首先,有没有颌与能不能成为掠食者并无一定联系。七鳃鳗和盲鳗都是食肉动物。近年来发现,盲鳗会积极捕食健康的鱼类和无脊椎动物【参考文献1】,而不是过去认为的那样完全是食腐动物。
图1 盲鳗(新盲鳗属)正在捕食赤刀鱼
但是,没有颌的脊椎动物尽管能成为掠食者,但不能长得很大,也缺乏较强的运动能力。这两点就和颌的出现直接相关。一般人可能没有意识到,对鱼类来说,嘴巴并不仅仅是摄食器官,还是主要的呼吸器官(一般人更意识不到的是,大部分脊椎动物的嘴巴同时还是重要的感觉器官!),在演化出内鼻孔以前,无论是用鳃还是用肺,水流和空气都要经过嘴巴进入口咽腔。颌的出现,使鱼类多出一套由强大肌肉和坚固骨骼构成的装备,能够主动张大口腔吸入水流(还有空气),这就大大提升了呼吸效能,能更高效率地吸收氧气,使得鱼类体型的增大、运动能力的加强,从而占据食物链较高的位置成为可能。【参考文献2】
第三点,有颌类与无颌类相比,区别并不仅仅在有没有颌。从无颌类到有颌类,还产生了成对的鼻囊、新的眼肌、椭圆囊和第三条半规管。从演化-发育生物学角度看,与颌产生同时,有颌类的头面部构造产生了一次很大的重组,使得脑、鼻、眼、耳、鳃等重要结构有机会跳出无颌类形态的藩篱,具备了新的演化“潜力”,为大量新的生态位机会产生新的适应演化。【参考文献3】
图2与有颌类最近的无颌类,骨甲鱼和原始有颌类盾皮鱼的头部,来自参考文献4
最后,同位素证据显示,志留纪晚期或早泥盆世有一个大气含氧量增加的过程,可能与植物演化有关。最早的野火就出现在志留纪。有颌鱼类在这次含氧量增加事件之前已经出现,但并不繁盛。有颌类可能正是抓住了含氧量增加的机会,凭借颌这一构造的便利条件,演化出庞大的体型和灵活的运动能力,牢牢占据了生态系统的顶端位置。这个过程可能横跨了整个志留纪到早泥盆世的两千万年,似乎也并非特别“迅速”。【参考文献5】
志留纪最早的大型掠食鱼类之一,体长约1米的宏颌鱼(Megamastax)
【1】Hagfish predatory behaviour and slime defence mechanism V Zintzen et al. Scientific Reports, 2011
【2】Ventilation and the origin of jawed vertebrates: a new mouth J Mallatt – Zoological Journal of the Linnean Society, 1996
【3】Evolution and Development of the Vertebrate Cranium. S Kuratani – Evolutionary Developmental Biology: A Reference 2019
【4】Fishing for jaws in early vertebrate evolution: a new hypothesis of mandibular confinement T Miyashita – Biological Reviews, 2016
【5】The largest Silurian vertebrate and its palaeoecological implications B Choo, M Zhu, W Zhao, L Jia, Y Zhu – Scientific Reports, 2014Nature【4】The largest Silurian vertebrate and its palaeoecological implications B Choo, M Zhu, W Zhao, L Jia, Y Zhu – Scientific Reports, 2014
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:ZHUYOUAN
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